JP4064112B2 - 水力発電装置の流量調整装置及び調整方法 - Google Patents
水力発電装置の流量調整装置及び調整方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、羽根車の周囲に複数の流出口が配置された水力発電装置の流量調整装置及び調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、水力発電設備では可動式の流量調整装置により取水口の流入量に応じて流量調整を行なっていた。すなわち、羽根車の周囲に複数の流出口が配置された水力発電装置においては、取水口が単一であり、従って単一の導水管で水力発電装置近傍まで水を導水し、その後、単一の導水管は水力発電装置近傍にて複数の導水管に分かれ、分割された各導水管の先端は複数の導水口に連結されている。単一の取水口の水量に応じて各流出口からの噴射水量が変動するため、流出口に設けられたノズルのニードル弁等によって噴射量を調整する流量調整装置によって調整するように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
取水口への流入量に応じて流量調整装置を動かすには取水口の水位を検出し、検出した水位に応じて流量調整装置を動かす制御回路と制御機構が必要であった。このシステムはかなり大掛かりなシステムとなり、特に小型の水力発電設備においては適用が困難であった。また、取水口の水位が減少した場合には有効落差を保持できなくなることもあり、改善が求められている。
【0004】
本発明は、このような従来の問題点を簡単な構成によって解決する水力発電装置の流量調整装置及び調整方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる請求項1に記載の水力発電装置の流量調整装置は、羽根車の周囲に配置された複数の独立した流出口を有する水力発電装置において、前記各流出口に連結された導水管と、この各導水管に対応して設けられ互いに堰によって区切られている複数の取水口とを具備することを要旨とする。
【0006】
本発明に係わる請求項2に記載の水力発電装置の流量調整装置は、前記複数の取水口が取水堰の下流側に上流側から下流側に向かって配置されていることを要旨とする。
【0008】
本発明に係わる請求項3に記載の水力発電装置の流量調整方法は、羽根車の周囲に複数の流出口が配置されている水力発電装置の水の流出量調整方法において、取水堰から流入する水を段階的に分割し、複数の取水口へ各分割された水を流入せしめ、前記複数の取水口毎に各々導水管にて水を導水し、前記各導水管毎に連結された流出口から対応する前記取水口に貯水された水量に応じた流水量を前記各流出口から対応する羽根車へ噴射させることを要旨とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図1乃至図4を用いて説明する。図1乃至図4は本発明による水力発電装置の流量調整装置を衝動型水車に適用した場合を示す。また図1乃至図4は取水口に段階的に水が増加していく推移に応じた図である。
【0010】
図1に示すように、流水1は貯水堰2によって仕切られており、取水堰2に隣接して4個の取水口、即ち第1取水口3a、第2取水口3b、第3取水口3c、第4取水口3dが設置されている。第1並びに第2取水口3a、3b間は第1堰4aで仕切られており、第2並びに第3取水口3b、3c間は第2堰4bで仕切られ、第3並びに第4取水口間は第3堰4cで仕切られている。
【0011】
第1乃至第4取水口3a乃至3dの容積並びに第1堰4a乃至第3堰4cの高さは同一に設定してある。また、第1乃至第4取水口3a乃至3dは、取水堰2を基準にして上流から下流に向かって順次配列されている。各取水口3a乃至3dには第1導水管5a、第2導水管5b、第3導水管5c、第4導水管5dが接続されている。これらの第1乃至第4導水管5a乃至5dの先端には噴射ノズルからなる第1流出口6a乃至第4流出口6dが設けられている。これらの流出口6a乃至6dからの噴射水によって羽根車7が回転し図示しない発電機によって発電が行なわれる。
【0012】
さて、このような構成の本発明の実施形態の動作を図1乃至図4を用いて説明する。図1に示すように流水1が取水堰2を越流すると、越流した水は先ず最も上流側の第1取水口3a内に流入する。第1取水口3a内の水は、隣接する第2取水口3bとの間の第1堰4aの存在により、この第1堰4aを越えない限り第1取水口3a内に貯水される。第1取水口3a内の水は、第1導水管5aを通って第1流出口6aからのみ羽根車7へ噴射され、羽根車7を回転させる。
【0013】
このように図1に示した状態においては、取水堰2を越流した水は第1取水口3aのみに流入し、隣接する第2取水口3b以降へは流入しない。従って、第2取水口3b以降に接続されている導水管には水は供給されず、第1流出口6a以外の流出口からは水は噴射されない。図1の場合には、取水堰2を越流する水が少量の場合であっても強制的に単一の第1流出口6aのみに水を供給するようにすることができる。
【0014】
図1の動作を従来の技術で行なおうとすると、少量の水でも全ての導水管に各々更に少量の水が供給されることとなるため、全ての流出口から水を噴射させても羽根車を回転し得ないことも起こる。そこで、前述したように流出口の噴射ノズルを制御する可動式流量調整装置に頼ることになり、単一の噴射ノズルのみに噴射水を集中させるよう他のノズルを閉止させるような動作を行なう必要がある。本発明にあっては、このような調整動作を行なうことなく単一の流出口である噴射ノズルのみに噴射水を集中させることができる。
【0015】
即ち、図1は、前記水力発電装置を定格流量の1/4の流量以下で運転した場合を表し、上流側即ち図1の左側から流れてきた流水1は取水堰2を越流し、第1取水口3aに流入する。その後、第1導水管5aを通って第1流出口6aの噴射ノズルから流出して羽根車7に作用する。
【0016】
図2には、取水堰2を越流した水が第1取水口3aを満たし、更に第1堰4aを越えて第2取水口3b内に流入した場合の状態を示してある。この場合には第1導水管5a並びに第2導水管5bのみに水が供給され、従って、第1導出口6a並びに第2導出口6bの両噴射ノズルからのみ水が噴射される。
【0017】
即ち、図2は図1の水力発電装置を定格の1/4から1/2の流量で運転した場合を表す。取水堰2への流入量が第1取水口3aで取水可能な流量、即ち前記発電装置の定格流量の1/4を越えた場合、第1取水口3aで取水可能な流量、即ち前記水力発電装置の定格流量の1/4を越えた場合、第1取水口3aからあふれた水は第1取水口3aと第2取水口3bとの間に設けられた第1堰4aを越えて第2取水口3bへ流入し、第2取水口3bに接続された第2導水管5bを通って第2流出口6bの噴射ノズルから噴射して羽根車7に作用する。
【0018】
同様にして図3においては、第1堰4aを越流した水が第2取水口3bを満たし更に第2堰4bを越えて第3取水口3c内に流入した場合の状態を示してある。この場合には、第1導水管5a、第2導水管5b並びに第3導水管5cのみに水が供給され、従って第1乃至第3流出口6a乃至6cの噴射ノズルから水が噴射される。
【0019】
即ち、図3は図2の水力発電装置の流量を更に増やし、定格流量の1/2から3/4で運転した場合を表す。取水堰2への流入量が第1取水口3a及び第2取水口3bで流入可能な流量、即ち定格流量の1/2を越えた場合、第2取水口3bからあふれた水は第2取水口3bと第3取水口3cとの間の第2堰4bを越えて第3取水口3cへ流入し、第3取水口3cに接続された第3導水管5cを通って第3流出口6cの噴射ノズルから噴射され、羽根車7に作用する。
【0020】
図4には、第3取水口3cを満たした水が第3堰4cを越えて第4取水口3d内に流入した場合の状態を示してある。この場合には、第1乃至第4導水管5a乃至5dの全ての導水管に水が供給され、従って、第1乃至第4の全ての流出口6a乃至6dの噴射ノズルから水が噴射される。このように、図4にあっては、定格流量で運転さることになる。
【0021】
【発明の効果】
本発明に係る水力発電装置の流量調整装置により、特段の制御回路並びに制御機構を設けることなしに水力発電装置に流入する流量を高効率に変化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態において、水車を定格流量の1/4以下の流量で運転した状態を示す構成図。
【図2】本発明の実施形態において、水車を定格流量の1/4以上1/2以下の流量で運転した状態を示す構成図。
【図3】本発明の実施形態において、水車を定格流量の1/2以上3/4以下の流量で運転した状態を示す構成図。
【図4】本発明の実施形態において、水車を定格流量の3/4以上定格運転以下の流量で運転した状態を示す構成図。
【符号の説明】
1…流水
2…取水堰
3a、3b、3c、3d…第1乃至第4取水口
4a、4b、4c…第1乃至第3堰
5a、5b、5c、5d…第1乃至第4導水管
6a、6b、6c、6d…第1乃至第4流出口
7…羽根車
Claims (3)
- 羽根車の周囲に配置された複数の独立した流出口を有する水力発電装置において、前記各流出口に連結された導水管と、この各導水管に対応して設けられ互いに堰によって区切られている複数の取水口とを具備することを特徴とする水力発電装置の流量調整装置。
- 前記複数の取水口は、取水堰の下流側に上流側から下流側に向かって配置されていることを特徴とする請求項1記載の水力発電装置の流量調整装置。
- 羽根車の周囲に複数の流出口が配置されている水力発電装置の水の流出量調整方法において、取水堰から流入する水を段階的に分割し、複数の取水口へ各分割された水を流入せしめ、前記複数の取水口毎に各々導水管にて水を導水し、前記各導水管毎に連結された流出口から対応する前記取水口に貯水された水量に応じた流水量を前記各流出口から対応する羽根車へ噴射させることを特徴とする水力発電装置の流量調整方法。
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